DMF廢水預(yù)處理技術(shù)

N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 作為常見(jiàn)的重要化工原料和有機(jī)溶劑，其在石油化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥及造紙等工業(yè)中的大量使用，必然會(huì)產(chǎn)生大量的DMF廢水。由于DMF廢水具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，危害嚴(yán)重的特點(diǎn)，未經(jīng)處理的DMF廢水的直接排放，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境和人們的健康帶來(lái)嚴(yán)重的危害，而且是對(duì)DMF資源的巨大浪費(fèi)。目前，關(guān)于DMF廢水的處理方法主要包括蒸餾、吸附、萃取和膜分離法等物理化學(xué)方法，焚燒、微電解等化學(xué)方法，好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧與厭氧聯(lián)合的生物化學(xué)方法，以及光催化氧化、臭氧氧化技術(shù)、Fenton法等高級(jí)氧化技術(shù)。

在眾多DMF廢水處理方法中，F(xiàn)enton 法以氧化絮凝為主且具有反應(yīng)速度快，操作簡(jiǎn)單，可自動(dòng)化產(chǎn)生絮凝的特點(diǎn)，而鐵炭微電解法以還原絮凝為主且材料成本較低。Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝可破壞污水中DMF的分子結(jié)構(gòu)，從而可為后續(xù)生化處理創(chuàng)造有利條件。由此，我們選用Fenton 氧化與鐵炭微電解相組合的方法對(duì)人工模擬DMF廢水進(jìn)行預(yù)處理，并探討Fenton 氧化-鐵炭微電解與鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，確定2 種組合工藝中的最佳工藝。

1 材料與方法

1．1 實(shí)驗(yàn)試劑與藥品

重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、鄰菲啰啉(C12 H8N2 ·H2O)、硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)、硫酸亞鐵銨、濃硫酸、硫酸銀、硫酸汞(結(jié)晶或粉末)、蒸餾水、氫氧化鈉、鹽酸、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% 的雙氧水(H2O2)、二甲基甲酰胺(DMF)、玻璃珠等。

1．2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器

250 mL 或500 mL 的全玻璃回流裝置、天平、量筒、棕色瓶、25 mL 或50 mL 酸式滴定管，燒杯、容量瓶、錐形瓶、移液管、pH 計(jì)、電熱板、恒溫消解器。

1．3 實(shí)驗(yàn)方法

DMF廢水為人工配置廢水，其污染物為DMF，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別對(duì)Fenton 氧化-鐵炭微電解與鐵炭微電解-Fenton 氧化組合工藝對(duì)DMF廢水的處理效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外，本文中所有實(shí)驗(yàn)COD濃度的測(cè)定方法均采用重鉻酸鉀法。

2 結(jié)果與討論

2．1 COD濃度表征DMF濃度曲線

分別量取濃度為50、125、200、500 和1 000 mg/L的人工模擬廢水和蒸餾水(空白對(duì)比)各2 mL 加入6 只消解管; 向6 個(gè)不同編號(hào)的消解管中分別加入事先配置好的K2Cr2O7溶液1 mL 和硫酸-硫酸銀溶液3 mL; 將消解管蓋好、搖勻并放入消解器中; 在165℃條件下，對(duì)6 個(gè)不同編號(hào)的消解管消解30 min，消解完成后，將消解管取出; 待消解廢水冷卻后，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液對(duì)消解后的人工配置廢水和蒸餾水進(jìn)行滴定，待溶液有黃色變?yōu)榧t褐色時(shí)滴定結(jié)束，記錄此時(shí)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)樣品中的COD濃度進(jìn)行計(jì)算，并與人工配置廢水DMF的標(biāo)準(zhǔn)濃度進(jìn)行對(duì)比(圖1) 。

人工配置廢水與COD與DMF擬合關(guān)系很好，其判定系數(shù)R2 = 0．999，即相關(guān)系數(shù)r = 0．9995，為高度相關(guān)(圖1) 。很顯然，模擬廢水中DMF濃度與測(cè)量的COD濃度為一種高度正相關(guān)關(guān)系。考慮到人工配置廢水處理過(guò)程是對(duì)DMF處理效果的研究，也就是DMF去除率的研究，而去除率是一種比值關(guān)系，因此，完全可以用人工配置廢水中的COD濃度來(lái)代替DMF濃度，進(jìn)行芬頓氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水中DMF去除效率的研究。綜上，本實(shí)驗(yàn)用COD的測(cè)量值來(lái)表征DMF的濃度，對(duì)芬頓氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF溶液的效果進(jìn)行討論的思路和方法是完全可行的。

2．2 鐵炭微電解處理DMF廢水

2．2．1 填料種類

我們分別選取海綿鐵、高鋼鋼屑、鑄鐵鐵屑以及3 種分別與活性炭1∶ 1 混合的作為填料，在投加量150 g/L、填料比1∶ 1、不加電解質(zhì)的條件下，分別對(duì)DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行微電解60 min。實(shí)驗(yàn)得到各填料對(duì)廢水中的去除效果(圖2) 。

無(wú)論是單獨(dú)還是與活性炭混合作為填料，3 種填料對(duì)模擬廢水中COD的去除率由大到小均表現(xiàn)為高鋼鋼屑、鑄鐵鐵屑和海綿鐵，但三者差別較小;加入活性炭后，3種填料對(duì)模擬廢水的COD去除率均明顯提高(圖2) �？紤]到活性炭的吸附和催化作用，這可能是由于高鋼鋼屑較其余兩者的含鐵量較高，導(dǎo)致了其對(duì)模擬廢水的去除效果較好。因此，在利用鐵炭微電解法處理DMF廢水的過(guò)程中，應(yīng)考將鐵屑+ 活性炭作為該工藝的填料。

2．2．2 填料比

在確定了鐵屑+ 活性炭作為填料，而2．2．1 節(jié)中高鋼鋼屑+ 活性炭處理效果最好后，我們?cè)谕都恿?50 mg/L，不加電解質(zhì)的條件下，分別調(diào)節(jié)反應(yīng)中鐵屑與活性炭的質(zhì)量比分別為3∶ 1、2∶ 1、1∶ 1、1∶ 2和1∶ 3，分別對(duì)DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行微電解60 min。實(shí)驗(yàn)得到各填料比對(duì)廢水中的去除效果(圖3) 。

不同鐵炭比條件下，鐵炭微電解對(duì)模擬廢水中COD的去除效果不同，當(dāng)鐵炭比在3∶ 1 ～ 1∶ 1 范圍內(nèi)，隨填料中活性炭行對(duì)含量的增加，其COD去除率逐漸變大，且在鐵屑與活性炭質(zhì)量比為1∶ 1 時(shí)，對(duì)模擬廢水中COD的去除效果最好，為73．6%，而后隨活性炭行對(duì)含量的增加其去除效果逐漸變差(圖3) �？梢�(jiàn)當(dāng)鐵炭比較小時(shí)，活性炭主要起催化和吸附作用，形成的微電池較少，電極反應(yīng)速率較慢，而當(dāng)鐵炭別較大時(shí)，過(guò)量的鐵會(huì)和H + 直接反應(yīng)生成H2和Fe2 + ，也不利于反應(yīng)的進(jìn)行。因此，我們認(rèn)為當(dāng)鐵炭比為1∶ 1 時(shí)，為反應(yīng)的最佳鐵炭比。

2．2．3 反應(yīng)時(shí)間

我們?cè)诖_定填料最佳鐵炭比為1∶ 1 后，在投加量為150 mg/L、不加電解質(zhì)的條件下，分別調(diào)節(jié)鐵炭微電解的反應(yīng)時(shí)間為10、30、40、60 和120 min，分別對(duì)DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行微電解60min。實(shí)驗(yàn)得到各反應(yīng)時(shí)間對(duì)廢水中的去除效果(圖4) 。

在鐵炭微電解工藝處理模擬DMF廢水的實(shí)驗(yàn)中，出水COD去除率呈現(xiàn)明顯的先增后減的特點(diǎn)，即當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在10 ～ 60 min 時(shí)，隨反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，其COD去除下過(guò)逐漸變好，而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于60 min 時(shí)，其COD去除率變化不大，并呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，這可能是由于當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行60 min 后，可降解的COD已基本被降解，而活性炭吸附的有機(jī)物可能被脫附，導(dǎo)致COD去除率略有波動(dòng)(圖4) �？紤]到對(duì)反應(yīng)儀器或處理設(shè)備的影響，應(yīng)將鐵碳微電解處理DMF廢水的最佳反應(yīng)時(shí)間控制在60 min。

2．2．4 填料投加量

為確定反應(yīng)中填料的最佳投加量，我們?cè)阼F炭比1∶ 1、反應(yīng)時(shí)間60 min 的條件下，分別調(diào)節(jié)反應(yīng)中填料的投加量為20、50、100、150 和200 mg/L，分別對(duì)DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行微電解。實(shí)驗(yàn)得到各填料投加量對(duì)廢水中的去除效果(圖5) 。

經(jīng)鐵炭微電解處理的DMF廢水的去除率，隨填料投加量的額增加呈現(xiàn)出先先平穩(wěn)后急劇增加最后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，即當(dāng)填料投加量位于10 ～ 50 mg/L，是COD去除效果變化不明顯，由50 mg/L 增加到100 mg/L 時(shí)，COD去除率急劇增加，而在100 ～ 200mg/L 范圍時(shí)，COD去除率幾乎無(wú)變化(圖5) 。由此，我們確定反應(yīng)的最佳填料投加量為100 mg/L。

2．2．5 pH 值

我們?cè)阼F炭比1 ∶ 1、反應(yīng)時(shí)間60 min，投加量100 mg/L 的條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)的pH 值分別為2、3、4、5 和6，分別對(duì)DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行微電解。實(shí)驗(yàn)得到不同pH 條件下的COD去除效果(圖6) 。

經(jīng)鐵炭微電解處理的DMF廢水的去除率，隨pH 值的增加，呈現(xiàn)出先增后減的特點(diǎn)，即當(dāng)pH 值由增加到3 時(shí)，酸性減弱，其COD去除率增加，而當(dāng)pH 值位于3 ～ 6 之間時(shí)，COD去除率隨pH 值的增加，即酸性的減弱而減弱(圖6) 。這可能是由于強(qiáng)酸性環(huán)境(pH 值小于2) ，鐵屑被鈍化形成致密層，影響反應(yīng)進(jìn)行，而當(dāng)反應(yīng)酸性較弱時(shí)，H + 濃度減小，也不利于反應(yīng)的進(jìn)行。由此，我們確定鐵炭微電解處理DMF廢水反應(yīng)的最佳pH 值為3。

2．3 Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水

為探討各影響因素對(duì)Fenton 試劑的影響，我們?cè)趐H = 3，鐵炭比為1 ∶ 1 (粒徑分別為2 ～ 4 cm 和1 ～ 2 mm，為消除活性炭吸附對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)預(yù)先在DMF廢水中浸泡48 h，使之吸附飽和，再自然風(fēng)干)、投加量100 mg/L、反應(yīng)時(shí)間60 min 等鐵炭微電解的最佳反應(yīng)條件下，分別利用Fenton 氧化-鐵炭微電解與鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝對(duì)150 mL DMF濃度為1 000 mg/L 的廢水進(jìn)行Fenton 氧化40 min。

2．3．1 pH 值

我們?cè)谑覝�，F(xiàn)eSO4·7H2O 投加量為150 mg，H2O2投加量為0．4 mL 的條件下，調(diào)節(jié)各反應(yīng)中的pH 值。由實(shí)驗(yàn)得到pH 值對(duì)2 種組合工藝處理DMF廢水的影響效果(圖7，圖8) 。

鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝中，出水COD濃度呈現(xiàn)明顯的先減后增特點(diǎn)，即在一定的pH 值范圍(1 ～ 3) 內(nèi)，出水COD隨pH 值的增加而減小，而超過(guò)這個(gè)范圍(3 ～ 5) 后，出水COD隨pH 值增加而增加，當(dāng)pH = 3 時(shí)，出水中COD濃度達(dá)到最低值489．6 mg/L。與COD濃度變化趨勢(shì)相反，COD去除率在pH = 3 時(shí)達(dá)到最大值40%(圖7) 。

Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝中，出水COD濃度呈現(xiàn)先減小后平穩(wěn)再迅速減小最后增加的特點(diǎn)，即在一定的pH 值范圍(1 ～ 2) 內(nèi)，出水COD濃度隨pH 值的增加而緩慢減小，在2 ～ 4 范圍內(nèi)趨于平穩(wěn)，在4 ～ 5 范圍內(nèi)，出水COD濃度隨pH 值增加而迅速減小，而當(dāng)pH 值位于5 ～ 7 之間時(shí)，COD濃度呈現(xiàn)出隨pH 值增加而增加的特點(diǎn)。當(dāng)pH = 5 時(shí)，出水中COD濃度達(dá)到最低值372．6 mg/L。與此相比，COD的去除率呈現(xiàn)出先增加后不變?cè)谘杆僭黾幼詈鬁p小的特點(diǎn)，并在pH =5 時(shí)達(dá)到最大值55%(圖8) 。

綜上，在Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水實(shí)驗(yàn)中，2種工藝均表現(xiàn)出先增后減的特點(diǎn)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因可能是當(dāng)反應(yīng)處于pH 值小于最佳反應(yīng)pH 值的強(qiáng)酸性環(huán)境時(shí)，H2O2的穩(wěn)定性增強(qiáng)，從而減緩了羥基的生成速率，降低了羥基與廢水中DMF的氧化反應(yīng)。此外，pH 值越低，溶液中H + 濃度越大，而H + 濃度增大會(huì)導(dǎo)致H2O2的氧化電位降低，也不利于芬頓氧化反應(yīng)的進(jìn)行; 而當(dāng)pH 值大于最佳反應(yīng)pH 值的弱酸性環(huán)境時(shí)，會(huì)導(dǎo)致H2O2分解過(guò)快，不能及時(shí)和廢水中的DMF發(fā)生氧化反應(yīng)，因而造成出水中COD濃度的增加和COD去除率降低。由此，我們可以得出，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解與鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝，處理DMF廢水反應(yīng)的最佳pH 值分別為3 和5，這與Tokumura等的Fenton 氧化應(yīng)處于酸性環(huán)境的觀點(diǎn)相一致; 在最佳反應(yīng)pH 值條件下，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解工藝處理效果更好。

2．3．2 FeSO4·7H2O 投加量

在2．3．1 中各工藝最佳pH 值條件下，控制H2O2投加量為0．4 mL，調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中FeSO4·7H2O 投加量分別為0、333．33、666．67、1 000 和1 333．33 mg/L，即FeSO4·H2O 投加量分別為0、50、100、150 和200 mg。由實(shí)驗(yàn)得FeSO4·7H2O 投加量對(duì)Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水的影響效果(圖9、圖10) 。

在Fenton 氧化與鐵炭微電解組合的2 種工藝中，出水COD濃度均呈現(xiàn)先減后增的特點(diǎn)，即在一定的FeSO4 · 7H2O 投加量范圍(333．33 ～1 000 mg/L) 內(nèi)，出水COD濃度隨FeSO4·7H2O 投加量增加而減小，而超過(guò)這個(gè)范圍(1 000 ～1 333．33 mg/L) 后，出水COD濃度隨FeSO4·7H2O投加量增加而增加，當(dāng)FeSO4 ·7H2O 投加量為1 000 mg/L左右時(shí)，2個(gè)反應(yīng)中出水COD濃度分別達(dá)到652．8 mg/L 與326．4 mg/L 的最低值。值得注意的是，在鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝中，當(dāng)開(kāi)始投加FeSO4·7H2O 時(shí)(0 ～ 333．33 mg/L) ，出水COD隨FeSO4·7H2O 投加量增加沒(méi)有明顯變化。與此相比，COD的去除率呈現(xiàn)出先增后減的特點(diǎn)，2個(gè)反應(yīng)均在1 000 mg/L 時(shí)達(dá)到最大值23．81% 與55．56%(圖9、圖10) 。

由此，我們可以得出，當(dāng)FeSO4·7H2O 投加量為1 000 mg/L，即150 mg 附近時(shí)，F(xiàn)enton 氧化與鐵炭微電解組合工藝對(duì)DMF廢水的去除效果最好。這可能是由于Fenton 氧化與H2O2/Fe2 + 的摩爾比有關(guān)，當(dāng)FeSO4·7H2O 投加量為1 000 mg/L 正好處于反應(yīng)的最佳摩爾比。而在最佳FeSO4·7H2O投加量條件下，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解工藝處理效果更好。

2．3．3 H2O2 投加量

在2．3．1 和2．3．2 中最佳pH 和FeSO4·7H2O投加量的條件下，調(diào)節(jié)反應(yīng)過(guò)程中H2O2投加量分別為1．33、2、2．67、3．33 和4 mL/L，即H2O2投加量分別為0．2、0．3、0．4、0．5 和0．6 mL。由實(shí)驗(yàn)得到H2O2投加量對(duì)Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水的影響效果(圖11、圖12) 。

經(jīng)Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水，其出水COD濃度呈現(xiàn)先減后增的特點(diǎn)，即在一定的H2O2投加量范圍(1．33 ～ 2．67 mL/L)內(nèi)，出水COD隨H2O2投加量增加而減小，而超過(guò)這個(gè)范圍(2．67 ～ 4 mL/L) 后，出水COD隨H2O2投加量增加而增加。當(dāng)H2O2投加量為2．67 mL/L左右時(shí)，出水中COD濃度分別達(dá)到530．4 mg/L 與285．6 mg/L 最低值。與COD濃度相反，出水中COD去除率達(dá)到最大值31．58%與61．11%(圖11、圖12) ，這可能是因?yàn)镠2O2濃度較低時(shí)，反應(yīng)體系H2O2/Fe2 + 未達(dá)到反應(yīng)最佳摩爾比，而H2O2較高時(shí)，F(xiàn)e2 + 會(huì)被氧化生成Fe3 + ，進(jìn)一步影響反應(yīng)的最佳摩爾比。

由此，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)H2O2投加量為0．4 mL 即2．67 mL/L附近時(shí)，F(xiàn)enton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水的去除效果最好。在最佳反應(yīng)H2O2投加量條件下，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解工藝處理效果更好。

2．4 Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF反應(yīng)最佳反應(yīng)條件

由2．3 節(jié)可知，在最佳pH，最佳FeSO4·7H2O投加量和最佳H2O2投加量條件下，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解工藝較鐵炭微電解-Fenton 氧化處理效果更好，在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝的其他最佳條件進(jìn)行探討。

2．4．1 時(shí)間

在Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF廢水的pH、FeSO4·7H2O 投加量和H2O2投加量為最佳的條件下，我們調(diào)節(jié)Fenton 氧化DMF廢水的反應(yīng)時(shí)間分別為0．5、1、1．5、2 和3 h。由實(shí)驗(yàn)得到反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝處理DMF廢水的影響效果(圖13) 。

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，經(jīng)Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF廢水中，出水COD濃度呈現(xiàn)先減后增最后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，即在一定的反應(yīng)時(shí)間(0．5 1 h) 內(nèi)，出水COD隨反應(yīng)時(shí)間的增加而減小，超過(guò)這個(gè)范圍(1 ～ 1．5 h) 后，出水COD隨反應(yīng)時(shí)間增加而增加，而當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于1．5 h 時(shí)，COD變化趨于平穩(wěn)(圖13) 。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1 h 時(shí)，出水中COD濃度達(dá)到最低值367．2 mg/L。與此相比，COD的去除率呈現(xiàn)出先增后減最后趨于平穩(wěn)的特點(diǎn)，并在反應(yīng)時(shí)間為1 h 時(shí)達(dá)到最大值57．14%。因此，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1 h 左右時(shí)，F(xiàn)enton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF廢水的去除效果最好。

2．4．2 曝氣

曝氣可以阻礙鐵炭微電解中鐵屑腐蝕和惰性層的形成以及為反應(yīng)提供電子受體，從而提高廢水中COD的去除率。在確定了Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF廢水中的最佳pH、FeSO4·7H2O 投加量、H2O2投加量以及最佳反應(yīng)時(shí)間后，我們將曝氣對(duì)Fenton 氧化的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(表1) 。

表1 曝氣對(duì)Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝的影響

在不曝氣的條件下，經(jīng)Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理DMF廢水中，COD濃度為285．6 mg/L，去除率達(dá)到65%，而在曝氣條件下，經(jīng)Fenton 氧化與鐵炭微電解組合處理DMF廢水中COD濃度為448．8 mg/L，去除率為45% (表1) 。這可能是由于曝氣過(guò)程中Fe2 + 被氧化Fe3 + ，F(xiàn)enton 量減少，進(jìn)而COD去除率下降。由此可知，曝氣過(guò)程對(duì)芬頓反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生了影響，從而導(dǎo)致廢水中COD去除率降低。

2．5 Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理實(shí)際廢水

為驗(yàn)證Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理實(shí)際廢水的去除效果，我們?cè)谏鲜鯢enton 氧化-鐵炭微電解工藝的最佳條件下，選取了COD濃度分別為36 720 mg/L和734．4 mg/L 的制膜廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(表2) 。

表2 Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理實(shí)際廢水的去除效果

COD濃度為36 720 mg/L 的制膜廢液經(jīng)Fenton氧化-鐵炭微電解工藝處理后變?yōu)?0 200 mg/L，COD去除率為72．22%，而COD濃度為734．4 mg/L的制膜廢水經(jīng)Fenton 氧化法處理后變?yōu)?44．8 mg/L，COD去除率為66．7%(表2) 。不同濃度的廢水經(jīng)Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝處理后，其COD去除率存在差異，即COD濃度較高的廢水COD去除率也較高。

3 Fenton 氧化處理DMF廢水反應(yīng)機(jī)理

在200 ～ 300 nm 波段中，波長(zhǎng)在202 nm、213nm、230 ～ 250 nm 時(shí)，經(jīng)Fenton 氧化法處理后的DMF廢水與未經(jīng)任何處理的DMF廢水存在明顯的差異(圖14) 。這種變化產(chǎn)生是由于人工配置廢水中DMF相應(yīng)的基團(tuán)被Fenton 氧化分解造成的，即Fenton 氧化處理DMF廢水的反應(yīng)中可能產(chǎn)生了新的物質(zhì)、基團(tuán)或離子。結(jié)合Fenton 氧化法處理DMF廢水的反應(yīng)機(jī)理，我們得出結(jié)論: 光譜圖的變化是由于DMF的酰胺基團(tuán)被分解，即羰基和氨基之間的鍵被破壞，進(jìn)而羰基又被進(jìn)一步氧化，碳氧雙鍵也被破壞。綜上，F(xiàn)enton 氧化處理酰胺類廢水過(guò)程實(shí)際上是將酰胺基團(tuán)和羰基的不飽和雙鍵氧化分解的過(guò)程。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4 結(jié)論

(1) 實(shí)驗(yàn)用COD濃度來(lái)表征DMF的濃度計(jì)算人工模擬廢水DMF去除率的思路是可行的。

(2) 鐵炭微電解預(yù)處理DMF廢水的最佳反應(yīng)條件為pH = 3，鐵炭填料比1∶ 1，投加量100 mg/L、反應(yīng)時(shí)間60 min。

(3) Fenton 氧化與鐵炭微電解組合工藝可用于對(duì)DMF廢水的預(yù)處理，且Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝較鐵炭微電解-Fenton 氧化處理DMF廢水的效果更好。

(4) Fenton 氧化-鐵炭微電解與鐵炭微電解-Fenton 氧化工藝處理DMF廢水的最佳反應(yīng)條件分別為pH = 5，反應(yīng)時(shí)間為1 h，F(xiàn)eSO4·7H2O 投加量為1 000 mg/L，H2O2投加量2．67 mL/L 和不曝氣與pH = 3，F(xiàn)eSO4·7H2O 投加量為1 000 mg/L、H2O2投加量2．67 mL/L; Fenton 氧化-鐵炭微電解工藝對(duì)DMF廢水的去除率可達(dá)72．22%。

(5) Fenton 氧化處理DMF廢水過(guò)程實(shí)際上是將酰胺基團(tuán)和羰基的不飽和雙鍵氧化分解的過(guò)程。